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[PROJET]Multivibrateur 3H à rapport cyclique réglable

  1. DAUDET78

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    septembre 2006
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    [PROJET]Multivibrateur 3H à rapport cyclique réglable

    Suite au projet « [Projet] Un circuit multivibrateur de 5 heures ou plus ! , je complète la collection avec une légère modification qui permet, en modifiant un réseau RC, de choisir indépendamment la durée de la sortie basse et la durée de la sortie haute d’un CD4060. La durée maximale du cycle ne doit toujours pas dépasser 5 heures (et si ça n’est pas suffisant, mettre un deuxième CD4060 …..).

    L’intérêt de ce montage, c’est que l’on peut avoir deux temps T1 et T2 complètements différents. Par exemple T1 = 150 minutes et T2 = 80 ms ! Avec une horloge faite avec un oscillateur classique, il est impossible d’envisager d’avoir un ratio de 100000 (je pense au bon vieux NE555)


    Donc on se propose de faire un timer qui génère un temps bas T2 suivi d’un temps haut T1 suivi de T2, de T1 etc.
    Pour cela , on va utiliser un composant bas de gamme, le CD4060 qui contient 14 diviseurs par 2 soit une division de la fréquence de base par 16384. Ce circuit est alimenté entre 3V et 15V (sauf la version 74HC4060 qui fonctionne de 2V à 6V)

    Ce CD4060 est cadencé par un double oscillateur basé sur un CD4011 et qui comporte un réseau R1 C1 et un autre réseau R2 C2. Le choix du réseau est faite par une entrée logique ( « 0 » c’est R2 C2 , « 1 » c’est R1 C1 )

    En reliant cette commande à la sortie Q14 du CD4060, on compte 8192 horloges avec la période donnée par R2 C2 . Quand Q14 passe à « 1 », on compte 8192 horloges avec la période donnée par R1 C1

    Simulation

    Comme je ne suis pas champion en simulation, j’ai utilisé des valeurs très faibles pour les condensateurs (c’est plus rapide, donc la simulation va plus vite) et j’ai utilisé la sortie Q8 du CD4060 au lieu de Q14 (il faut attendre le résultat moins longtemps) . Il est bien évident que, même si le fonctionnement est possible dans ces conditions, il est idiot d’utiliser ce montage pour des durées aussi courte.

    Pour simuler le fonctionnement (avec T1 = 10,2 x 32 = 326 mS et T2 = 5,23 x 32 =167 ms), le bi-oscillateur fonctionne avec :
    R1 = 100K
    C1 = 0,33 nF
    R2 = 100K
    C2= 0,15 nF

    On voit, sur l’échelle dilatée du bas, le signal d’horloge du CD4060 et l’influence du changement de Q8 au temps t = 5,28 ms sur la fréquence de ce signal d’horloge.


    Exemple de cahier des charges

    Soit à faire un pulse de 1 seconde toutes les 2000 secondes

    Réalisation

    On calcule la période de l’oscillateur pour avoir T1 = 1 seconde
    Clock1 = 1/8192 = 122 µS
    Sachant que Clock1 = 2,4 * R1 * C1 , on obtient R1 * C1 = 122/2,4 = 50,8 µS

    Une infinité de couple résistance et capacité peuvent convenir. Mais il faut se limiter :
    - Pour les capacités : à une valeur inférieure à 1µF sachant qu’il faut utiliser une capacité plastique, stable, faible fuite (électrochimique interdit !)
    - Pour les résistances : à une valeur inférieure à 1 Mohm

    Donc on pourra prendre C1 = 0,47nF et R1 = 100K . Si il faut pouvoir ajuster le temps avec précision, on peut utiliser une 82K en série avec un potentiomètre de 50K. Ceci permet d’ajuster de plus ou moins 20% la durée T1 .

    On calcule la période de l’oscillateur pour avoir T2 = 2000 secondes
    Clock2 = 2000/8192 = 0,244 seconde
    Sachant que Clock2 = 2,4 * R2 * C2 , on obtient R2 * C2 = 0,244/2,4 = 0,1 seconde

    Donc on pourra prendre C2 = 0,47 µF et R2 = 220K . Si il faut pouvoir ajuster le temps avec précision, on peut utiliser une 180K en série avec un potentiomètre de 100K. Ceci permet d’ajuster de plus ou moins 20% la durée T2 .

    NB : La stabilité d’un oscillateur à base de CD4011 n’est pas terrible. Donc rien ne sert de trop fignoler les réglages


    Mise au point

    Evidemment, faire un réglage sur une durée de 2 Heures …… Il faut attendre 2 heures et c’est long ! On peut vérifier le bon fonctionnement du montage en regardant ce qui se passe avec une sortie intermédiaire du CD4060 .
    Si on utilise la sortie Q12 à la place de la sortie Q14 pour commander le bi-oscillateur, les temps T1 et T2 sont divisés par quatre ….. rien n’empêche d’utiliser Q4 ou Q5, je vous laisse le soin de calculer le facteur d’accélération !

    FAQ 1 Et si je veux avoir plus de temporisation (2,5+2,5 heures semble être le maximum) ?

    Il suffit de rajouter un autre CD4060 .

    FAQ 2 Et si je veux avoir plus de stabilité ? mieux que 30 secondes par jour ?

    Ce n’est pas possible avec ce montage, il faudrait refaire le bi-oscillateur avec un oscillateur à quartz (2 quartz ?) bref, l’usine à gaz (la solution avec un microcalculateur me semble être la solution)

    -----

    Images attachées
    Bonjour et au revoir .... a remettre en début et en fin de réponse
     


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  2. DAUDET78

    Date d'inscription
    septembre 2006
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    Messages
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    Re : [PROJET]Multivibrateur 3H à rapport cyclique réglable

    .
    Rôle des résistances R3 (ou R4)

    Au point commun R1 et C1, on obtient une tension qui sort des limites d'alimentation [Vss ... Vdd]. Si l'on injecte directement cette tension dans l'entrée d'une porte CMOS, elle est clampée à Vss ou Vdd par les diodes d'entrée .... de clamping et la constante de temps n'est plus celle calculée. En mettant une résistance R3 très grande devant R1, on limite cette influence. Une valeur entre 4 à 10 fois est correct sans dépasser 1 Mohm
    Bonjour et au revoir .... a remettre en début et en fin de réponse
     





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